[發明專利]在含鋁金屬基底上形成硅鋁酸鹽沸石層的方法和由此獲得的基底的用途

有效

• 申請號: 201680073837.6
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN108474117B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: R·赫爾曼;W·施維格;R·K·錢德拉
• 申請（專利權）人: 華氏有限公司
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12;B01J29/00;B01J20/16
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 徐達

本發明涉及在由金屬鋁或鋁合金構成的含鋁金屬基底上形成硅鋁酸鹽沸石層的方法，將其引入堿化的水性反應分散液，其中含有作為網格形成元素存在的硅和任選鋁，其中不受鋁是否存在于水性反應分散液中限制，水性反應分散液中的鋁與水性反應分散液中存在的網格形成元素的總和之間的摩爾比低于0.5，其中在鋁不存在于水性反應溶液中的情況下缺乏摩爾比是0，和將含有含鋁金屬基底的堿化的水性反應分散液加熱和為了硅鋁酸鹽沸石形成過程從含鋁金屬基底除去鋁，和在含鋁金屬基底上通過原位結晶形成硅鋁酸鹽沸石層。在該過程當中，將具有錨定氧原子的鋁絡合劑摻入堿化的水性反應分散液。本發明還涉及方法產品在基于吸附的應用領域中的有利用途。

本發明涉及在由金屬鋁或鋁合金構成的含鋁金屬基底上形成硅鋁酸鹽沸石層的方法，將所述含鋁金屬基底轉移入含有硅和任選鋁作為網格形成元素的水性反應分散液中，其中水性反應分散液中的鋁與包含于水性反應分散液中的網格形成元素總和的摩爾比低于0.5，將含有含鋁金屬基底的水性反應分散液加熱，為了硅鋁酸鹽沸石形成過程而從含鋁金屬基底除去鋁，和在金屬基底上通過原位結晶形成硅鋁酸鹽沸石層。本發明還涉及以該方式獲得的基底在基于吸附的應用領域中的用途。

在相對窄的礦物學含義中，沸石是復雜化學結構的硅酸鹽礦物和尤其是硅鋁酸鹽，其特征是多孔四面體網格(T網格)的形成。按照IZA(國際沸石協會)的更通常定義，沸石理解為那些物質，其具有T網格，網格密度19個T原子/它們展示能夠是分子尺寸的內部空洞結構。這產生的沸石特性是能夠將外來原子和外來分子納入其多孔結構當中。例如，沸石能夠儲存大量水并在加熱時將其再次釋放。沸石特別適于與換熱器接觸的熱轉化。出于該意圖，按照早先的現有技術，使用形成床的沸石或引入與換熱器熱接觸的開孔固體的沸石。上述現有技術公開于例如DE 101 59 652 C2。

沸石還在化學工業中用于多種其它應用。這些是例如離子交換過程，其中以粉末形式使用大部分合成上制備的沸石，其晶體尺寸數微米。另外沸石用作分子篩，其中沸石能夠以松散晶體填充物或成形材料的形式引入濾器系統中。

US 2003/0091872 A1描述在金屬比如鋁、鎳、鋼或鈦上產生沸石層的方法。經典硅鋁酸鹽層在此于水性反應分散液中形成，其pH值為中性至12。反應分散液也含有鋁。通過在基底上直接生長沸石(原位結晶)，沸石層與基底的附著得到改善。溶液中的Si和Al源供給有待在基底上形成的硅鋁酸鹽沸石的組分。在含鋁金屬基底的情況下，來自基底的一些鋁原子還能夠摻入硅鋁酸鹽沸石網格中。

WO 2006/08421 A2公開了很有意義的建議：在含鋁金屬基底上形成硅鋁酸鹽沸石層。該現有技術從上文的描述出發；從而在該情況中工作于反應分散液中顯著缺乏鋁的情況下。另外，在含鋁基底上形成沸石層的情況下，這必然也需要在引入含鋁金屬基底的水性反應分散液中含有磷作為網格形成元素。由此形成磷酸鋁沸石，其能夠供給有利的應用。

上文描述的回溯至WO 2010/099919的現有技術已經是令人滿意的。通過已知過程技術獲得的硅鋁酸鹽沸石包覆金屬基底可用于許多可能用途，優選用于基于吸附的應用領域。該技術展示如下所述的許多優勢：1.可獲得含鋁金屬基底上的薄親水硅鋁酸鹽沸石層，其中尤其是存在富Al的硅鋁酸鹽。它們攜帶高網格電荷并因此比貧Al沸石顯著更親水。2.首次可產生的經典吸附劑比如FAU，其呈與金屬鋁牢固直連結合的密實層形式(很良好的熱傳導)。3.已知方法是單步驟合成，其中不是必須外來沸石層作為結合基質。4.可獲得許多待考慮的硅鋁酸鹽沸石，無需模板和從而無需煅燒。5.富鋁的硅鋁酸鹽沸石層很牢固地形成在金屬Al載體上。

已為人所知的是在單獨情況下能追求優化。在這些單獨情況下，已出現下述不顯著的缺點：低的層收率，不希望的低溶解度的氧化鋁水合物(例如三水鋁石)有時以分裂性沉積物形式匯集在Al載體上(不利地屏蔽表面)。有時發生不希望的Al載體局部溶解，從而使得需要合成領域的限制(例如較低濃度)來保護Al載體。

本發明因此提出的任務是避免上文描述的現有技術缺點發生。